Минає два роки. Соріну вже шістдесят два роки, він дуже хворий, але також повний жагою жити.Медведенко і Маша одружені, у них є дитина, але щастя в їхньому шлюбі немає. Маші огидні і чоловік, і дитина, а сам Медведенко дуже від цього страждає.

Треплєв розповідає Дорну, який цікавиться Ніною Зарічній, її долю. Вона втекла з дому і зійшлася з Тригоріна. У них народилася дитина, але невдовзі помер. Тригорін вже розлюбив її і знову повернувся до Аркадіної. На сцені у Ніни все складалося, здається, ще гірше. Грала вона багато, але дуже «грубо, без смаку, з завиваннями». Вона писала Трєплєву листи, але ніколи не скаржилася. У листах підписувалася Чайкою. Її батьки знати її не хочуть і не пускають до будинку навіть близько. Зараз вона в місті. І обіцяла прийти. Треплєв впевнений, що не прийде.

Однак він помиляється. Ніна з'являється абсолютно несподівано. Костянтин вкотре зізнається їй в любові і вірності. Він готовий все їй пробачити і все життя присвятити їй. Ніна не приймає його жертви. Вона до цих пір любить Тригоріна, у чому і зізнається Трєплєву. Вона їде в провінцію грати в театрі і запрошує Треплева поглянути на її гру, коли вона стане великою актрисою.

Треплєв після її відходу рве всі свої рукописи і кидає їх під стіл, потім іде в сусідню кімнату. У покинутій їм кімнаті збираються Аркадіна, Тригорін, Дорн та інші. Збираються грати і співати. Лунає постріл. Дорн, сказавши, що це, очевидно, лопнула його пробірка, йде на шум. Повернувшись, він відводить Тригоріна убік і просить його відвести куди-небудь Ірину Миколаївну, тому що її син, Костянтин Гаврилович, застрелився.